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1、第12卷第2期电化学Vol.12No.22006年5月ELECTROCHEMISTRYMay2006文章编号:100623471(2006)0220199206锌电极有机复配缓蚀剂的性能研究3卜雪涛,梁广川,李翠(河北工业大学能源与环保材料研究所,天津300130)摘要:应用极化曲线、表面张力、放电实验和SEM等测试方法,研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(简称SDBS)和非离子表面活性剂吐温220(简称Tween)之复配体系(简称ST)在碱性介质中对锌电极电化学性能的影响及其作用机理.实验表明,复配缓蚀剂S
2、T具有比单一添加SDBS或Tween更高的缓蚀效率,并且二者具有明显的协同作用,Tween在复配体系中的作用是使活性物质于锌电极表面的临界胶团浓度显著降低,吸附分布更加均匀.从而可更有效的抑制锌电极腐蚀,改善锌电极的表观形貌,达到延迟钝化的效果,使活性物质利用率得到显著提高.关键词:复配缓蚀剂;极化;钝化;饱和吸附度;薄膜型锌电极中图分类号:TM911.41文献标识码:A锌具有资源丰富、价格便宜、毒性低、比能量改善锌电极的电化学性能提供了技术途径.高、电极电位较负等优点而被广泛用作化学电源的1实验装置与仪器阳极材
3、料.但锌电极在碱液中的热力学性能不稳[1]1.1实验材料定,普遍存在着自腐蚀、钝化、变形等现象,导致聚四氟乙烯PTFE(固体含量60%)、羧甲基纤电池容量和活性物质利用率降低.目前主要采用耐[225]维素钠(CMC)、无汞锌粉(永兴储能材料有限公蚀性锌合金作为负极材料和向电极或于电解液[6211]司)、KOH(分析纯)、阴离子表面活性剂SDBS、非中加入缓蚀剂以提高锌电极的抗腐蚀性能.缓离子表面活性剂Tween、复配缓蚀剂ST、大面积Ni蚀剂大体有无机和有机两大类,无机缓蚀剂主要是板、锌板(纯度99.99%).通
4、过提高析氢过电位来减少氢气析出和锌的自溶电解液组成:解;而有机缓蚀剂大多是表面活性物质,它能在电1)6.8mol/LKOH溶液,极表面生成连续的起物理屏障作用吸附层,隔离了2)6.8mol/LKOH+不同含量的SDBS、Tween溶剂分子在金属表面的集聚,从而减轻锌的腐蚀.和ST.有机缓蚀剂具有投资少、见效快等特点,是目前主要的研究方向.但迄今已研制的大多数缓蚀剂仅仅1.2锌电极的制备起到了降低锌电极自腐蚀的作用,而对延迟钝化、将称量好的电极原料(锌粉、CMC)放入烧杯提高活性物质利用率的影响不大.中,混合均匀,
5、加入少量酒精润湿,在搅拌器下以本文研究了十二烷基苯环酸钠(简称SDBS)200r/min的转速搅拌10min后,缓慢滴加5%(by和吐温220(简称Tween)复配体系(简称ST)对锌mass)的PTFE粘结剂,使原料固化成膏状,在轧膜电极电化学性能的影响.电化学测试表明,这一复机上反复滚压成薄膜,厚度约为1mm,裁剪成4cm配体系不但能有效地抑制锌电极的腐蚀,还延缓了×6cm大小的薄片,然后以镍网为集流体,在一定锌电极的钝化,活性物质利用率得到显著提高,为压力下压合.收稿日期:2005211207,修订日期:2
6、0052122023通讯作者,Tel:(86222)26564850,E2mail:nyhbyjs@eyou.com河北省科技攻关计划项目(01212102)资助·200·电化学2006年1.3极化曲线测试三电极体系.为减少影响因素,研究电极用纯度99.9%的锌板,表面经环氧树脂包封,保留1cm×1cm的表观面积.测试前,研究电极用800#砂纸打磨、去离子水清洗、丙酮除油,最后用50%(体积比)的H2SO4浸泡几分钟以去除表面氧化膜.辅助2电极为36cm的镍板,参比电极为Hg/HgO电极.其中鲁金(Luggin)
7、毛细管距工作电极大约为3mm,工作电极与辅助电极的距离约为3.5cm.实验温度(25±2)℃,所用试剂均为分析纯,溶液由图1锌空气电池组装示意图去离子水配制.Fig.1Illustrationofthezincaircell测试系统主要由TD3691型恒电位仪(天津中1)aircathode,2)zincanode,3)separator,环)、微机及相应软件组成.以恒电位极化法测试4)batteryshell,5)loads电极性能,扫描范围为-1600～-1200mV,扫描-1速率为10mV/s.折点于0.4
8、g·L处提前出现,显然Tween的加入使混合溶液的临界胶团浓度明显下降,这是由于阴1.4表面张力测试离子表面活性剂SDBS和非离子表面活性剂Tween一般而言,表面活性剂水溶液的表面张力初时两种分子的碳氢链间存在疏水作用,较易形成混合随溶液浓度增加而急剧下降,至一定浓度后则变化胶团.Tween分子“插入”胶团后,与SDBS“离子缓慢或不再变化.这个浓度就是临界胶团浓度,它
